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DISPOSITIF POUR LE RACCROCHAGE DE MACHINES SYNCHRONES A COURANT
ALTERNATIF DECROCHEES.
On sait qu'une machine synchrone,branchée en parallèle avec un réseau alternatif, constitue, lorsqu'elle décroche, une source de courants de compensation accrus. Ces courants peuvent être considérés comme la'somme de deux courants de court-circuit sinusoïdaux dont l'un possède la fréquence du réseau et l'autre, celle de .l'alternateur synchrone. La différence donne la fréquence de glissement.
Lorsque la fréquence de glissement est réduite par rapport à la fréquence du réseau, on peut remettre la machine en phase sans la déconnecter du réseau, le raccrochage éta-nt réalisé moyennent une modification de'la char- ge lorsqu'il s'agit d'un moteur, ou en modifiant la vitesse de rotation de la turbine,lorsqu'il s'agit d'un. alternateur
Pour assurer le raccrochage d'alternateurs tombés hors de syn- chronisme, il est connu de prévoir un régulateur réagissant en fonction du glissement de la roue polaire et à l'aide duquel, en cas de perturbation, de la marche en synchronisme, l'alternateur est désexcité rapidement et en- suite réexcité lentement.
Afin de rendre ce réglage automatique, on a pro- posé des dispositifs permettant de déterminer la valeur du glissement d'une machine synchrone par rapport au réseau et de l'utiliser aux fins de régla- ge. '
Les dispositifs connus de ce type emploient un moteur asynchro- ne comme orgcne de mesure de glissement et de réglage, ce moteur comportant des enroulements inducteurs triphasés sur le stator et le rotor, un de ces enroulements étant excité par le courant entre les bornes de la génératrice principale, par l'intermédiaire d'un transformateur, l'autre étant excité au moyen d'un alternateur auxiliaire monté sur l'arbre de l'alternateur principal. On a proposé également de réunir un alternateur auxiliaire, ca- lé sur l'arbre de l'alternateur principal, avec l'organe de mesure de glis- sement en une machine asynchrone à stator rotatif.
Dans ce cas, le rotor de la machine asynchrone, lequel tourne solidairement avec l'arbre de l'alter-
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nateur principal, porte un Enroulement à courant continu, le stator étant excité par le courant triphasé de l'alternateur principal, 'Les deux solu- tions envisagées présentent l'inconvénient que l'installation ne fonctionne pas correctement lorsque l'excitation de l'alternateur principal dépasse la valeur qui correspond au synchronisme, et devient inefficace lorsque la ma- chine synchrone décroche lors d'une surexcitation.
Ceci est dû au fait que l'organe de mesure de glissement à double alimentation tourne en synchronis- me avec le plus puissant des deux champs tournants dont l'un varie à la fré- quence du réseau alimenté par l'alternateur synchrone et l'autre à la fré- quence de la machine auxiliaire et donc aussi à celle de l'alternateur prin- cipal.
L'invention a pour objet un dispositif pour le raccrochage automa- tique de machines synchrones à courant alternatif décrochées, en faisant usa- ge d'un système de réglage réagissant aux modifications du comportement de la machine synchrone dues aux glissements, dispositif ou les inconvénients susdits sont éliminés selon l'invention par le fait que le système de réglage est constitué par une machine auxiliaire à stator fixe calée sur l'arbre de la machine synchrone principale et excitée par le courant entre les bornes de celle-ci, ainsi que par une machine asynchrone, mécaniquement indépendan- te de cette machine auxiliaire, et dont le stator, également fixe, est exci- té par cette dernière, tandis que le rotor de cette machine asynchrone ac- tionne, par l'intermédiaire d'un organe de commutation,
un dispositif de contact intercalé dans le circuit de commande du système de réglage.
Le dessin annexé représenté schématiquement, à titre d'exemple d'exécution de l'invention, un dispositif pour le raccrochage d'un alter- nateur synchrone commandé par une turbine et ayant décroché.
1 désigne l'alternateur synchrone alimentant le réseau 4 à l'ai- de des connexions 3 et commandé par la turbine 2. L'admission de l'agent moteur à la turbine est réglée moyennant le déplacement des aubes directri- ces 5 à l'aide du moteur de réglage 6. Sur l'arbre de l'alternateur prin- cipal 1 est calée une machine auxiliaire 8 à nombre de pôles égal à celui de la machine 1 et à stator fixe, excitée par le courant entre les bornes de l'alternateur 1 par l'intermédiaire d'un transformateur de courant 7. La machine auxiliaire 8 est une machine asynchrone triphasée double à bagues collectrices; son stator est connecté à celui, également fixe, de la machine asynchrone 9, mécaniquement indépendante de la machine 8;
elle sert à mesu- rer le glissement de l'alternateur 1 par rapport au réseau 4. Le rotor de la machine auxiliaire 8 tourne à la fréquence de l'alternateur 1, et celui de la machine asynchrone 9 à la fréquence de glissement, le sens de rotation de cette dernière machine variant avec le sens du glissement de l'alterna- teur. Le rotor de la machine synchrone 9 peut être bobine ou non. Sur l'ar- bre du--rotor de la machine asynchrone 9 est monté un disque 9a en matière non magnétique auquel est fixé un organe de commutation 9b qui, à chaque ré- volution du disque 9a, ferme un dispositif de contact 10 intercalé dans le circuit de commande 14, 15 du moteur de réglage 6 des aubes directrices de la turbine 2.
Ce dispositif à contact périodique comporte deux plots mobi- les par rapport à un plot médian fixe et dont l'un ou l'autre est entraîné par l'organe de commutation 9b, suivant le sens de rotation du disque 9a.
Afin d'empêcher que, dans le cas d'un très faible glissement, l'organe de commutation ne s'immobilise en raison du couple réduit de la machine asyn- chrone 9, on fait agir un couple supplémentaire sur le disque 9 a qui commande l'organe de commutation 9b pour le dispositif de contact interca- lé dans le circuit de commande, ce couple étant fourni au rotor de la ma- chine asynchrone 9 après l'établissement du contact et pendant la durée de celui-ci. Ceci est réalisé au moyen d'électro-aimants 11, 12 qui coopèrent avec une pièce de fer prévue sur le disque non métallique 9a, de telle ma- nière que, suivant que la machine asynchrone tourne dans l'un ou l'autre sens, l'un ou l'autre électro-ainant est excité et fait en sorte que le disque con- tinue à tourner.
Le circuit de commande 14, 15 est alimenté depuis la source 18 de telle fagon que le sens de rotation de la machine asynchrone 9-lequel dé- pend du sens du glissement - détermine le sens de rotation, à droite ou à
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gauche,du moteur de réglage desaubes directrices de la turbine.' Le rotor de la machine asynchrone 9, lequel actionne l'appareil à contact périodique 10 dans le circuit de commande 14, 15 du système de réglage, est muni d'un système amortisseur 21, 22 afin d'empêcher, dans le cas d'un glissement très important, que la vitesse de rotation du dispositif à contact périodique ne devienne pas trop élevée pour ce circuit de commande.
L'amortissement peut être assuré comme il est connu en soi à l'aide d'aimants, d'électro-aimants ou d'un système de freinage par courants de Foucauld. 16 désigne un disjonc- teur principal, le circuit de la bobine de déclenchement 23 de ce disjoncteur étant contrôlé par le relais à maxima 20. Le relais 17, intercalé dans le circuit de commande, empêche le relais à maxima de fonctionner aux intensi- tés élevées aux moments où le système de réglage s'efforce de raccrocher l'al- ternateur.
Le dispositif ci-dessus fonctionne comme suit :
Lorsque l'alternateur 1 fonctionne normalement, le champ sta- torique est au repos dans l'entrefer de la machine auxiliaire 8, vu que le rotor tourne en synchronisme avec la fréquence du réseau 4. Par conséquent, aucune tension n'est induite dans le stator de la machine auxiliaire 8, de sorte que la machine asynchrone 9 n'est pas excitée.
Toutefois, lorsque l'al- ternateur décroche, la composante de courant en provenance de cet alternateur et qui possède par conséquent la fréquence de celui-ci, produit sur le rotor de la machine auxiliaire 8 un champ qui, dans l'entrefer de cette. dernière, est immobile par rapport au stator, tandis que la composante de courant en provenance du réseau produit dans l'entrefer de la machine auxiliaire un champ qui tourne dans le sens déterminé par le glissement et avec une'fréquence éga- le à la différence des deux fréquences, c'est-à-dire, à la fréquence de glis- sement. Par conséquent, seul le champ ayant la fréquence du glissement peut induire sur le stator de la machine auxiliaire 8 une.tension qui est fournie ' à la machine asynchrone 9 et qui sert au raccrochage de l'alternateur.
La- machine asynchrone 9 munie de l' organe de commutation 9b et du système amor- tisseur 21, 22, commande' à l'aide du dispositif de contact 10'et des élec- tro-aimants 11, 12, l'excitation du moteur de réglage 16 pour là turbine, en fonction du glissement de l'alternateur par rapport'au réseau et dans un sens déterminé par la direction de ce glissement.
Pour empêcher que les courants de compensation importants qui apparaissent lors du décrochage de 1'alternateur ne provoquent pas le fonc- tionnement du relais à maxima 20 pour le disjoncteur principal 16, détermi- nant ainsi la déconnection de l'alternateur du réseau, on intercale dans le circuit de commande 14, 15 un relais 17 fonctionnant avec un déclenchement diffère, et qui attire à la suite de la fermeture du dispositif à contact pé- riodique 10. Le relais 17 met en circuit la résistance 19 en parallèle avec la bobine de mesure du relais à maxima 20, de sorte que le courant agissant sur ce dernier se trouve artificiellement réduit, et que ce relais est empê- ché d'attirero La bobine de déclenchement 23 du disjoncteur 16 n'est pas excitée et ce dernier demeure fermé.
La machine auxiliaire asynchrone triphasée double 8 à stator fixe, prévue dans cet exemple d'exécution, peut être remplacée par un changeur de fréquence. Ceci présente l'avantage de voir s'établir aux bornes du stator de cette machine une tension dont la valeur ne dépend pas de lâ fréquence de glissement.
Les électro-aimants 11, 12, qui servent à produire le couple sup- plémentaire de l'organe de commutation 9b actionné par le rotor de 'la machi- ne asynchrone 9, peuvent être remplacés sans difficulté par un moteur conti- nu à deux enroulements inducteurs calés sur l'arbre du rotor,:moteur qui est excité pour la rotation à droite ou à gauche, suivant le sens de rotation, déterminé par le glissement, de ce rotor. Le courant d'excitation, fourni au moteur de réglage pour les aubes directrices de la turbine par le disposi- tif de contact 10 depuis la source de courant 18. peut être amplifié et voir sa durée prolongée à l'aide de dispositifs connus.
Le système selon l'invention n'est pas limité aux alternateurs, mais peut s'appliquer sans difficulté aux moteurs synchrones.